意法、雷神等联手搞GaN!什么信号?

原创 第三代半导体风向 2021-10-22 17:38
最近,越来越多的企业和代工厂联手,合作开发硅基GaN器件,希望凭借低成本,打入手机、国防和5G等通信市场。

意法、MACOM、雷神...

联手推动硅基GaN射频

10月21日,IQE宣布,已开始跟格罗方德(GlobalFoundries)开展长期战略合作,以开发用于移动和无线基础设施的硅基GaN技术。
根据公告,格罗方德将使用IQE提供的GaN晶圆,在佛蒙特州伯灵顿的Fab 9工厂生产硅基GaN产品
格罗方德前身是AMD的芯片制造厂,目前是全球第三大晶圆代工厂,仅次于台积电与三星电子。IQE是一家伦敦上市公司,为光子学及其它器件提供半导体晶圆材料。
IQE表示,“这次合作标志着格罗方德认可了我们GaN 产品的质量,大批量硅制造对GaN 的性能与成本结构都有益
除了跟格罗方德合作外,IQE在今年上半年财报中提到,还有几家芯片代工厂对硅基GaN 技术越来越感兴趣,相关的联合开发计划将于 2021 年下半年取得进展,为射频基础设施市场开发多样化、具有成本效益的产品。
“三代半风向”了解到,雷神、意法半导体、MACOM等也已进军硅基GaN射频领域。
今年5月,雷神发布公告称,将与格罗方德合作开发硅基GaN半导体,双方将为5G通信带来更低成本的GaN产品。
根据协议,雷神将会把专有的GaN硅技术和专利授权给格罗方德,而格罗方德将在其Fab 9工厂生产GaN芯片。
2018年2月,MACOM意法半导体达成一项协议,MACOM会在一系列射频应用中使用意法半导体的硅基GaN芯片。
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增幅高达86%

性能已超SiC基GaN?

在射频GaN行业,SiC基GaN一直是主流技术,但器件成本较高。虽然硅基GaN射频芯片具有巨大的前景,但仍有许多技术问题需要解决,因此目前的市占率也比较低。
根据Yole报告,2020年硅基GaN在射频领域的营收不到500万美元,占比不到1%
据“三代半风向”了解,相比SiC基GaN,硅基GaN存在热导率劣优势,前者是后者的3。同时,硅基GaN的外延成本也高于SiC基GaN,硅基GaN必须生长5μm厚才能获得良好的质量,SiC衬底只需生长2μm。而且硅基GaN的良率普遍在60%左右,阻碍了规模化发展。
另外,硅基GaN也仅限于6 GHz以下的应用,因为器件的增益、效率和输出功率会随着频率的增加而下降。
但是根据MACOM总裁兼首席执行官当时的说法,他们经过对化合物半导体工厂进行小幅度的改进,已经证明了硅基GaN的优点,射频性能和可靠性甚至超过了SiC基GaN。
而另一个机构——Imec甚至已经构建了一个8英寸无金CMOS兼容平台,实现了基于硅基GaN的低损耗射频器件。
随着技术的不断进步,Yole预测,硅基GaN器件市场预计将在 2026 年达到 1.73 亿美元,2020-2026 年复合年增长率为 86%
而除了通信市场外,分析机构Strategy Analytics认为,一旦器件价格突破0.04美元/W(0.26元/W)的障碍,硅基GaN在射频能量市场也将出现重大机遇,潜在的射频能量设备出货量达到数亿件,销售额将达到数十亿美元
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